深部开采覆岩应力变化规律模拟实验研究.pdf

第 2 2卷第 3期 2 0 1 1年 9月 中国地质 灾害与防治学报 T h e C h i n e s e J o u r n a l o f G e o l o g i c a l Ha z a r d a n d C o n t r o l Vo l _ 2 2 No ． 3 S e p． 2 01 1 深部开采覆岩应 力变化规律模拟实验研 究 徐 连 满 ， 潘 一 山 ， 李 忠华 ， 王爱 文 ， 耿琳 辽宁工程技术大学 力学与工程学 院， 辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0 摘要 为 了研 究深部开采条件下覆岩结构运 动所引发 的动力破 坏特征及 巷道 围岩 中采动支承 压力分 布规律 ， 以某 矿 2 0 1 8 0工作面覆岩为研究对象 ， 通过相似材 料模 拟实验， 得 出了深部开采 条件下覆 岩应 力变化规律 。结果表 明 顶板 垮 落规律显著 ， 初次来压步距较长 ， 周期来压步 距基本相 似； 开采过 程 中底板 与顶板 支撑压力 是动 态变化 的， 并具 有 同步性； 随着顶板岩层高度 的增加 ， 应力集 中系数逐渐减小。根据底板 和顶板 的应力变化规律 ， 将底 板和顶板 划分 为 五个 区域 ， 为深部开采条件 下工作 面巷道超前 支护， 采空 区瓦斯抽放及矿压控制提供可靠理论依据。 关键词 深部开采 ； 覆 岩； 应力集 中系数 ； 应力峰值 文章编号 1 0 0 3 8 0 3 5 2 0 1 1 0 3 0 0 6 1 0 6 中图分类号 T D 7 7 文献标识码 A 0 引 言 近 年来 ， 我 国煤 炭 开 采 以 每 年 1 0 m左 右 的速 度 向深部延 伸 ， 未来 1 0年 内 ， 我 国将 有相 当数 量矿 井进 入深部开采。随着煤矿开采深度逐渐加深 ， 煤矿事故 频频发生 ， 不仅造成了大量人员伤亡、 经济损失 ， 同时 还 显著地 影 响 了包 括 煤 炭 行业 在 内多 个 行 业 的快 速 发展 。深部开采不 同于浅部开采 ， 煤岩的力学性 质在 高温 和高 地应 力 的作用 下发 生变 化 ， 使 得岩 体组 织结 构 、 基本 力学 行为 特征 和工程 响应 与浅 部 明显不 同 ， 覆 岩 破坏表 j 见形式 也 发 生 改 变 ， 通 常 在 破坏 之 前 变形 量特 别小 ， 无 明显前 兆 ， 破坏规 模增 大 ， 给预测 预 报工 作带 来很 大 困难 ， 因此研 究采 动过 程 中覆 岩 的应 力变化规律， 覆岩采动破坏特征 ， 可为防治局部动力 灾害 ， 合理布置巷道和支护提供重要依据。相似材料 模 拟 实验 ， 可直 观 的监测 到煤层 开采 过程 中上 覆岩 层 的破坏 规律 。本文依 据某 深部 矿井 地 质资 料 ， 建 立相应的相似材料实验模型 ， 对覆岩破坏规律及覆岩 应 力变 化规 律进 行研 究 。 1 模型建立 选 取某矿 2 0 1 8 0工作 面外 段属 戊 9与戊 1 0煤层 合层 区为模 拟实 验 对象 。戊 9工作 面煤 层 平 均厚 度 4 ． 2 3 m， 采高为 2 m， 埋深 7 0 0～9 6 0 m， 工作面有效走向 长度 9 1 5 m， 倾斜 长 2 0 3 ． 5 8 m， 工作面推进速度为 4 m ／ d。 戊 9工作 面 顶部有 0 ． 7 m 左 右块 状 硬 煤 ， 下部 为 软煤 ， 属 薄 ～中厚 煤层 ， 赋存 比较 稳定 ， 直接 顶 为砂质 泥 岩 ， 厚 度 1 ． 2 ～8 ． 0 m， 平 均 厚 度 为 3 m， 其 上 为 1 ． 0 2 m戊 8煤层 ， 戊 8煤层顶板为平均厚度 1 ． 2 m的 砂质 泥 岩 ， 其 上 为平 均 厚 度 1 2 m 的 中粒 砂 岩 。戊 1 0 工作 面底 板 为 0 ． 23 ． 0 m 的砂 质 泥 岩 ， 再 下 为 大 于 1 0 m的砂质泥岩 。根据实验条件对地层赋存情况 进 行合理的简化 ， 上部松散层采用补偿压力予以表征。 为了更好的模拟上覆岩层随工作 面推进的破坏 特征和覆岩应力变化情况 ， 并综合考虑试验的经济条 件及加载条件等 因素， 选取几何相似常数 O t 2 0 0 。 1 几何 相似 2 00 式 中 长 度相 似常数 ； 原 型长 度 m ； 模 型长度 m 。 2 运 动相似 _- H ／ ／ ￡1 4 式 中 时 间相似 常数 ； t 原 型运动 所需 时 间 S ； t 模 型 运动所 需 时间 s 。 3 物理相 似 物理力学指标要全部满足相似 比很难做到， 根据 要解 决 的问题 需要 ， 故 选 用 强度 指标 压 应力 和 拉 应 收 稿 日期 2 0 1 1 0 3 2 5； 修 订 日期 2 0 1 1 - 0 6 1 9 基 金 项 目 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 9 7 3项 目 2 O 1 O C B 2 2 6 8 0 3 作者简介 徐连满 1 9 8 4 一 ， 男 ， 辽 宁大 连人 ， 硕士 ， 工程 力学 专业 ， 主要研究方 向为矿山灾害力学 。 E ma i l l i a n ma n_331 2 1 6 3． e o m 中国地质灾害与 防治学报 ZH0NGGU0 DI ZHI ZAI HAI YU FANGZHI XUEBA0 力做 为主 要指标 。 rr O t O L ， O L 3 4 0 or M 式 中 O t ， 应力 相似 常数 ； 原型应 力 MP a ； ． w模 型应 力 M P a ； O t ， 容重 相似 常 数 ， 相 似 模 拟材 料 选 用 石英 砂 ， 石 膏 和 石 灰 ， 容 重 相 似 常 数为 ， 1 ． 7 。 r 实验 采 用 的 平 面 模 型 架 的 几 何 尺 寸 为 2 ． 5 m 长 0 ． 3 m 宽 2 1 T I 高 ， 相 似模 拟材 料 骨料 选 用石英砂 ， 胶结物选用石膏与石灰 ， 分层材料用云母 ， 根据 各岩 层 的力学 参数 选择 相应 的配 比 “ 。通 过 加 载系统 模 拟现场 采 深 5 0 0 m 以上 的采 场 岩 体 白重 。 采用 压力 传感 器对 开 采 过 程 中煤 层 顶 底 板 的 应 力 变 化情 况 进 行 监测 。共布 置 3排 l 5个压 力 传 感 器 ， 第 l 排 6个 传感 器 位 于煤 层 底 板 2 ． O m 处 ， 第 2排 5个 传感器 位于煤层顶 板 6 m处 ， 第 3排位 于煤层顶 板 5 0 m处 ， 压 力传 感器 的布 置见 图 1 。 图 1模型测点布置 图 Fi g ．1 La yo ut pl an o f t e s t mo de l m e a s ur i ng poi nt s 2 实验过程 1 考 虑 到 边 界 效 应 ， 距 离 模 型 一 侧 边 缘 4 0 c m 处 开挖 开切 眼 ， 然 后进 行 开采 工作 。 2 每 隔 1 ． 7 h 实 际 2 4 h 开 挖 一 次 ， 割 煤 高 度 2 m， 深 度 4 m。每 开挖 一步 后 ， 记 录 开挖 距 离 、 覆 岩 的 垮 落高度 、 裂 隙 破断 以及 离层 的 分 布规 律 、 各 应 力 测 点 的应 力值 ， 并 重 点 记 录下 直 接 顶 初 次 垮 落 、 老 顶 初次 垮落 、 老 顶周期 垮 落时 开挖距 离 与 时间 。 3实验结果分析 采 煤 工作 面 在 推进 过 程 中 ， 由于煤 层 的开 挖 ， 上 覆岩 层发 生弯 曲下 沉 、 离层 、 垮 落 ， 使 采 场覆岩 内应 力 发生 变化 。以应力 集 中系数 K 煤层 现在 应 力与原 始 应力 之 间的 比值 来 定 量 描 述 采 动 过 程 中 顶 底 板 应 力 的动态 变化 规律 。 3 ． 1 覆岩 垮落 规律 随着 煤层 的开 采 ， 靠 近采 场 区域 内的上 覆层 开始 弯 曲 。工 作面 推进 2 1 m 时 ， 直接 顶 初 次垮 落 ， 当工 作 面推 进 2 5 m 时 ， 直 接顶 发生 二 次垮 落 ， 采 空 区 上方 形 成长 岩梁 。当工 作 面 推 进 3 5 m 时 ， 岩 梁 中 部 出现 破 断裂 隙 ， 老顶初 次垮 落 ， 没有 顶 板 切 落 和 台 阶下 沉 现 象 图 2 。 图 2老 顶 初 次 垮 落 肘 覆 岩 破 坏 情 况 Fi g ． 2 Dam a ge o f O v e r bur d en w he n m ai n r o of f i r s t c o l l aps e 工 作 面 继续 推 进 到 5 1 m 时 ， 顶板 出 现 首 次周 期 性 垮落 ； 此后 随着 工 作 面 的继 续 推 进 ， 顶 板 呈 周期 性 垮 落 ， 垮 落步 距为 1 2～1 6 m。垮落岩 层距 离煤 层 顶板 高度为 9 ． 2 m， 基 本 顶 岩 梁 运 动 形式 为 缓 慢 下 沉 。 作 面开 采 结 束 ， 覆 岩 破 坏 情 况见 图 3 ， 覆 岩垮 落 开切 眼一侧 岩层 滑移 角为 3 4 。 ， 工作 面 一 侧 的岩 层 滑移 角 为 3 6 。 。 图 3开采结束后覆岩破坏情况 Fi g． 3 Da mag e o f Ov e r b ur de n a f t e r mi ni ng 第 3期 徐连满 ， 等 深部开采覆岩应 力变化规律模 拟实验研 究 6 3 从 实验 结果 可 以分 析 得 到 深埋 煤 层 开 采 覆 岩 活 动基 本规 律 工 作面 初 次 来 压 步距 较 长 ， 周 期 来 压 步 距 较 短 ， 步 距 为初次来 压 步距 的 1 ／ 2 ， 冒高采 厚 比为 1 4 ． 6 ， 比浅埋 煤层 要 大 。 掌握 深 埋 煤 层 工作 面覆 岩 活 动 规律 ，为 深 埋 煤 层覆 岩活 动及 矿压 控 制 理论 体 系 的 形成 提 供 了可 靠 的理 论指 导 ， 为解 决 深埋煤 层 开采过 程 中生产技 术及 安全 问题 提供理 论依 据 。 3 ． 2底板 应 力变化 随着 工作 面推进 ， 煤层 底 板支承 压力 是动 态变化 的 ， 采煤 工作 面底板 各压 力测 点 的压 力 区范 围及应力 集 中系数 分 布 表 1 。 表 1 煤 层 底板 压 力 区分 布 Tab l e 1 Di s t r i b ut i o n o f c oa l flo or pr e s s ur e a r e a 煤 层开采 对底 板 支 撑 压力 的影 响 可 以分 为 5个 区域 1 未受 采 动 影 响 区 该 区域 远 离 工作 面 ， 受 采 动 影 响较小 ， 因此 底 板 岩层 处 于 原 岩应 力 状 态 ， 距 工 作 面前 方 4 0 m远 以外 。 2 应力增高区 此 区受采动影 响剧烈 ， 位于工 作面前 2～ 4 0 m处 ， 峰值点位置随工作 面推进不断前 移 ， 距 工作 面距 离 5 ． 6～8 ． 2 m， 平 均 为 6 ． 6 m， 峰 值 应 力集 中系数平 均 为 1 ． 8 8 。 3 应力降低区 采空区上覆岩层压力传递到采 场周围煤体和冒落的矸石上， 工作面前 2 m到工作面 后 约 1 5 m 范 围内 处于卸压 状态 。 4 应力 恢 复 区 由 于工 作 面 的 推进 、 覆 岩 的不 断垮 落 ， 采空 区后 方矸 石 逐 渐 压 实 ， 底 板 应力 略有 恢 复 。位 于工作 面后 约 1 5～ 4 0 m 区域 内。 5 应力稳 定 区 矸 石 被压 实 ， 应 力 趋 于稳 定 ， 该 区域 位 于工作 面后 4 O re至 切 眼处 。该 区域 平 均应 力 集 中系 数 0 ． 5 6 。l 测 点 距 开 切 眼较 近 ， 在 煤 壁 支 撑 作 用下 ， 形成 一个 支 承压 力 较 小 的 区域 ， 该 区域 平 均 应 力集 中系 数 0 ． 4 2 ， 距 离 切 眼 约 5 3 m 的 范 围之 内。 煤 层底 板 的应力集 中系数变 化规律 如 图 4所示 。 了解开 采过程 中开 采层 底板应 力分 布规 律 ， 对 科 学设计底板巷道位置 、 确定保护层的保护界限 、 多层 煤 同时开采时工作面的合理错距 ， 以及预测和防治底 板 突水 都有 重要 的现 实意义 。 3 ． 3顶 板应 力分布 规律 3 ． 3 ． 1 顶 板 6 m处应 力 变化规 律 采 煤工 作面 顶 板 6 m 处 各 个 测 点 的 压 力 区范 围 及 应力 集 中系数分 布见 表 2 。 顶 板 的 应力 是 不 断 变 化 的 ， 对 于 顶 板 上 一 点 来 说 ， 工作 面 的逐渐 临近 ， 该处 应力逐 渐增 大 ， 当工作 面 接 近一 定距 离时 ， 应 力增 大 到 最 大值 ； 随着 工 作 面 继 续推进 ， 应力值不断减小； 进入采空区， 应力下降为最 小 值 ； 工作 面的不 断 向前 推进 ， 覆 岩 不 断 垮 落 、 压 实 ， 应 力 随着 增 大并 逐渐 趋 于稳 定 值 。与 采 空 区底 板 应 力 分布 规律 相类似 ， 采 空 区覆 岩应 力分 布也分 为 同样 表 2煤层 顶 板 压 力 区 分 布 Ta bl e 2 Di s t r i but i o n of c o a l r o o f pr e s s ur e a r e a 中 国地 质 灾 害 与 防 治 学 报 ZHONGGUO DI ZHI ZAI H AI YU F ANGZHI XUEBAO 籁 哥 图 4底 板 应 力 集 中 系数 变 化 图 Fi g． 4 Ff a c t or o f s t r e s s c o nc e nt r a t i on o f bo t t om pl at e 个 区域 1 未 受 采 动 影 响 区 该 区域 受 采 动影 响 较 小 ， 顶 板 岩层 基本 处于原 岩应 力状 态 ， 距 工 作面前 方 平均 3 1 m远 以外 。 2 应 力增 高 区 煤 层 开采 ， 采 空 区形 成 ， 工 作 面 前 3 1 m 至 1 作 面后 5 m 区域 应力 增高 ， 峰值 位 置距 工 作面 大约 5 ． 2 m， 峰值 应力集 中系数平 均 为 1 ． 5 1 。 3 卸 压 区 此 时测 点所 在 区域 上覆 岩 层 已经 垮 落， 位于T作面后约 5～1 0 m范 围采空区冒落的矸石 未压 实 ， 处 于卸 压状 态 。 4 压 力增 长 区 随 工作 面推 进 测点 所 在位 置上 方覆 岩周期 性 垮落 ， 采 空 区矸 石 逐 渐压 实 ， 冒落 岩 层 应 力 略有恢 复 ， 此 区域 位 于 工 作 面 后 约 1 O～ 3 5 m 范 围 内 。 5 压 实 区 采 空 区矸 石 被 压 实 ， 冒落 岩 层 应 力 趋 于稳定 。该 区域 平均 应 力集 中系 数 0 ． 6 4 。此 区域 位 于T作 面后 约 3 5 m至 开 切 眼处 。各个 压 力测 点实 测采 动过 程 中的应 力集 中系数如 图 5所 示 。 l 80 l 5O l 20 盏 。 9 0 R O 6 0 0 30 0 0O 0 3 6 0 9 0 l 2 0 l 5 0 l 8 0 21 0 2 4 0 2 7 0 3 0 0 开挖距离 m 图 5顶板 6 m 处应 力集中系数 变化 图 Fi g． 5 Fa c t or o f s t r e s s c o nc e nt r a t i on l oc a t e d 6m f r o m t he t op p l a t e 沿工 作 面推进 方 向将 上覆 岩层 划分 五个 区域 ， 为 确 定 的巷道 超 前支 护 长 度 、 选 用 支 架类 型及 强 度 ， 和 采 空 区适应 的瓦斯 抽 放 方法 和 合 理 的抽放 参 数 提 供 了理论 依据 和安 全保 障 。 根 据该 实验 得 出 的实 验 覆 岩 应 力变 化 规 律 结 合 相 关理论 ， 确定该 矿 2 0 1 8 0工 作 面 回采 巷道超 前 支护 长度为 4 5 m可 满足安 全 生产 的要 求 。 由于该 煤 矿 为 高瓦斯 矿井 ， 卸压 区裂 隙 较 为发 育 ， 丢煤 和 卸 压 区 邻 近层解 吸 瓦斯 ， 几 乎全 部被 工作 面风 流 和采空 区 的漏 风流携 带 到 回风 巷 ， 对 回风 巷 瓦斯 浓 度 有很 大 影 响 ， 对 回风 巷 瓦斯抽 放需 考虑此 因素影 响 ； 压 力增 长 区 瓦 斯 流动 速度 明显 下 降 ， 瓦斯 部 分 进 入 T 作 面 ， 流 动 呈 现 出不 均衡 性 ； 压 实 区远离 工作 面 ， 空隙度 较低 ， 漏 风 流很小 ， 遗 煤仍 在解 吸瓦斯 ， 因此瓦斯 运 移较难 ， 瓦 斯 浓度呈 增 大趋势 ， 需 采用钻 孔抽 放法 或埋 管抽 放法 对 该 区域 瓦 斯进行 抽放 ， 以防采 空 区残 煤 自然发 生火 灾 或瓦斯 爆 炸 。 3 ． 3 ． 2顶板 5 0 m处应 力变 化规 律 距 离 煤层顶 板 5 0 m 高处 的只是 受 到 轻微 的采 动 影 响 ， 工作 面前 方 的支 撑 压 力集 中 系数 变 化 很 小 ， 见 图 6 ， 应 力集 中系 数最 大 为 1 ． 3 。 由于 采 空 区 上覆 岩 层垮 落后 有离层 存在 ， 垮 落后 的应力 集 中系数 相对 煤 层底板 与 顶板 6 m处 的应 力集 中系数变 化较 小 。 1 蚤 0 3O 6O 9 O 1 2 O l 5 O 1 8 O 21 0 2 40 2 70 3 0 J 开挖 距离 m 图 6顶 板 5 0 m 处 应 力 集 中 系数 变 化 图 Fi g． 6 Fa c t o r of s t r e s s c o nc e nt r at i o n l o c a t e d 50 m fro m t he t op p l a t e 对覆 岩竖 直方 向应力 变 化规律 的研 究 ， 可为 上层 覆岩 中开 挖 巷 道 提 供 理 论 依 据 。本 次 试 验 在 顶 板 5 0 m 高处设 置 的应 力 传感 器 测 到 的应 力变 化 有 微 小 变化 ， 因此 在 离顶板 5 0 m 以 内的范 围 内修建 巷 道 ， 岩 体是 不稳 定 的 ， 需采 取加 固措 施 ， 保 证 工程安 全 。 4 结论 1 工 作 面推 进 2 1 m 时 ， 直 接 顶 初 次垮 落 ； 1 - 作 面推 进 3 5 m 时 ， 老 顶 初 次 垮 落 ； 丁 作 面 推 进 5 1 I n时 ， 顶板 开始 出 现 周 期 性 垮 落 ， 顶 板 周 期 性 垮 落 步 距 为 1 2 ～1 6 m 鲫 如 ∞ 如 ∞ 如 ∞ ● l 0 O O O 第 3期 徐连满 ， 等 深部开采覆岩应力变化规律模拟实验研究 6 5 2 下覆 岩层 的压 力 随 着 煤 层 开 采 而 发 生 动态 变 化 ， 可将 其划分 为 五个 区域 未 受采 动影 响 区 、 应力 增 高 区 、 应 力降低 区 、 应力恢 复 区 、 应 力稳定 区。 3 煤层开挖过程 中， 底板 的超前支撑压力影响 在工作 面前 4 0 m， 压力 峰值 位于工 作 面前 6 ． 6 m， 顶 板 的超前 支撑 压力 影 响在工 作 面前约 3 1 I l l ， 压 力峰 值 位 于工作 面前 5 ． 2 m。 4 采动 对 F 煤 层 上 方 的上 覆 岩 层 支 承压 力 的 影响 ， 随着 远离 煤层 ， 其影 响逐 渐减 小 。 参 考 文献 [1] 姚 建 国．中 国 矿 业 可 持 续 发 展 与 煤 矿 开采 环 境 问 题2 l 世纪初矿 山岩 石力 学面 临 的新机 遇和 挑 战 [ J ] ． 岩土力学 ， 2 0 0 3 ， 2 4 S 6 3 3 6 3 5 ． YAO J i a ng u o ． Su s t a i n a bl e d e v e l o p me n t o f Ch i n a’ S mi ni ng i n du s t r y a nd e n v i r o nme n t a l po l l u t i o n p r o b l e m i n c o a l mi n i n g [ J ] ．R o c k a n d S o i l Me c h a n i c s ，2 0 0 3 ，2 4 S 6 3 36 3 5 ． [ 2] 王志国， 周宏伟 ， 谢和平 ， 等． 深部开采对覆岩破坏移 动 规律 的实验研 究 [ J ] ．实验 力 学， 2 0 0 8 ， 2 3 6 5 0 3 51 0． W ANG Zh i g u o，ZHOU Ho n g we i ，XI E He p i n g，e t a 1 ． Ex p e r i me n t a l s t u dy o f t h e r u l e o f o v e r l yi n g s t r a t a m o v e m e n t a n d b r e a k a g e i n d e e p m i n i n g [ J ] ．J o u r n a l o f E x p e r i me n t a l Me c h a n i c s ，2 0 0 8， 2 3 6 5 0 35 1 0 ． [ 3] 谢和平． 矿 山岩体 力学及工程 的研 究进展 与展望 [ J ] ． 中国工程科学 ， 2 0 0 3 ， 5 3 3 1 3 8 ． XI E He p i n g ．R e v i e w a n d p r o s p e c t o f me c h a n i c s o f j o i n t e d r o c k m a s s e s a n d i t s a p p l i c a t i o n s[ J] ． E n g i n e e r i n g S c i e n c e ． 2 0 0 3 ， 5 3 3 1 3 8 ． [ 4] 王明洋 ， 周 泽平 ， 钱七虎． 深部 岩体 的构造和 变形 与破 坏问题[ J ] ． 岩石力学与工程 学报．2 0 0 6 ， 2 5 3 4 4 8 4 55 ． WANG Mi n g y a n g， ZHOU Z e p i n g ， QI AN Qi h u ．T e c t o n i c， d e f o r ma t i o n a n d f a i l u r e p r o b l e ms o f d e e p r o c k m a s s [ J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f R o c k Me c h a n i c s a n d En g i n e e r i n g ， 2 0 0 6， 2 5 3 4 4 84 5 5 ． [5] 刘德乾 ， 姜振泉 ， 冯 海英 ， 等． 深埋煤层开采覆岩压力 变 化 的相似材料试 验研 究 [ J ] ．矿业 研究 与开发 ， 2 0 1 0 ， 3 O 1 2 93 2 ． [ 7] [ 8] [ 9] [ 1 O ] LI U De q i a n， J I NG Zh e n qu a n， FENG Ha i y i n g， e t a 1 ．St ud y o n t h e p r e s s u r e Cha n g e o f o v e r l y i n g r o c k i n mi n i ng o f de e p b ur i e d c o a l s e a m by s i mi l a r ma t e r i a l s i mu l a t i o n e x p e r i m e n t [ J ] ． Mi n i n g R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t ， 2 0 1 0， 3 0 1 2 93 2 ． 张建全 ， 闫保金 ， 廖 国华． 采 动覆岩 移动规律 的相似模 拟实验研究[ J ] ．金属矿 山， 2 0 0 2 ， 8 1 01 2 ． Z HANG J i a n q u a n ， YAN B a o j i n， L I AO G u o h u a ．S t u d y o n t h e r u l e s o f t h e o v e r l y i n g r o c k mo v e men t b y e q ui v a l e n t ma t e r i a l s i m u l a t i o n [ J ] ．Me t a l Mi n e ， 2 0 0 2 ， 8 1 0一l 2 ． 李 刚 ， 梁 冰 ， 李 凤 仪 ． 大 柳 塔 煤 矿 1 2 3 0 5工 作 面覆 岩 活 动规律 的相似模 拟 [ J ] ．黑 龙江科 技 学院学报 ， 2 0 0 5 ， 1 5 5 2 9 52 9 8 ． LI Ga n g，L I ANG Bi n g， LI Fe n g y i ． Co v e r r o c k mo v e me n t l a w f o r Da l i ut a mi n e 1 2 30 5 wo r k i n g f a c e b y s i mi l a r s i m u l a t i o n t e s t [ J ] ．J o u r n a l o f He i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e T e c h n o l 0 g y ，2 0 0 5， 1 5 5 2 9 52 9 8 ． 王吉松， 关英斌 ， 鲍尚信， 等． 相似材 料模 拟在研 究煤层 底 板采动破 坏规律 中的应用 [ J ] ．世界 地质 ， 2 0 0 6 ， 2 5 1 8 69 0 ． W ANG J i s o ng，GUAN Yi n g b i n，BAO S ha n g x i n，e t a 1 ． Ap pl i c a t i o n o f s i mi l a r ma t e r i a l s i mul a t i o n i n r e s e a r c h o f c o a l s e a m fl o o r f a i l u r e r e g u l a r i t y[ J j ．G l o b a l G e o l o g y ， 2 0 0 6， 2 5 1 8 69 0 ． 别小勇 ， 周 国庆 ， 赵光思 ， 等． 煤层开采覆岩变形与破坏 试验研 究[ J ] ． 矿业 研 究与开 发 ， 2 0 0 5 ， 2 5 2 2 7 30 ． BI E Xi a o y o ng， ZHOU Guo qi ng，ZHAO Gua n g s i ，e t a 1 ． Ex p e r i me n t a l s t u d y o n d e f o r ma t i on a n d f a i l u r e o f o v e r l y i n g r o c k i n c o a l s e a m m i n i n g[ J ] ．Mi n i n g R e s e a r c h a n d D e v e l o p me n t ，2 0 0 5，2 5 2 2 73 0 ． 李鸿 昌． 矿 山压力 的相似模 拟试验 [ M] ． 徐州 中国矿 业大学 出版社， 1 9 8 7 ． LI Ho n g c ha n g． S i mi l a r mo de l t e s t o f g r o u nd pr e s s u r e [ M ] ． X u z h o u C h i n a U n i v e r s i t y O f Mi n i n g A n d Te c h n o l o g y Pr e s s ， 1 98 7． 林 韵梅． 实验岩 石力 学[ M] ． 北 京 煤炭 工业 出版社 ， 1 9 8 4． L I N Y u n m e i ． E x p e r i me n t a l r o c k m e c h a n i c s[M ] ． B e i j i n g Co a l I n d u s t r y P r e s s ， 1 9 8 4 ． 66 中 国 地 质 灾 害 与 防 治 学 报 ZHONGGUO DI ZHI ZAI HAI YU FANGZHI XUEBA0 Si mi l a r i t y s i mu l a t i o n e x p e r i m e n t o f de f o r m a t i o n o f d e e p m i n i ng - i nd u c e d o v e r b u r de n s t r e s s XU L i a n ma n，P AN Yi s h a h，L I Zh o n g hu a， W ANG Ai we n， GENG L i n S c h o o l o f Me c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g，L i a o n i n g T e c h n i c a l U n i v e r s i t y ，F u x i n 1 2 3 0 0 0，C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n o v e r b u r de n o f 2 01 8 0 f a c e o f mi n e，t h e d e v e l o p me n t l a w o f d y n a mi c f a i l u r e f e a t u r e s a n d mi n i n g a b u t me n t p r e s s u r e i n t h e s u r r o u n d i ng r o c k by d e e p mi n i n g - i n d u c e d o v e r b u r d e n s t r u c t u r e mo v e me n t s ha v e b e e n g o t t h r o ug h t h e s i mi l a r ma t e r i a l s i mul a t i o n t e s t s t u d y ．Th e r e s u l t s f o r t hi s r e s e a r c h we r e a s f o l l o wi n gRo o f b r e a k i n g l a w i s d i s t i n c t ，t h e f i r s t we i g h t i n g s t e p d i s t a n c e i s l o n g e r ，a nd t h e p e r i o di c we i g h t i n g s t e p d i s t a n c e i s s i mi l a r b a s i c a l l y；I n t h e p r o c e s s o f mi n i n g，s u pp o r t i ng p r e s s u r e o f b o t t o m p l a t e a n d t o p pl a t e i s d y n a mi c a n d c ha n g i n g wi t h s y n c hr o ni z a t j o n． Th e f a c t o r d e c r e a s e s wi t h t h e i n c r e a s i n g o f t h e h e i g h t o f r o o f r o c k．Th e r e s e a r c h r e s u l t s c a n b e t h e t he o r e t i c b a s i s f o r t h e d e e p mi n i n g．Ac c o r d i n g t o t h e c h a n g e r u l e o f r o o f a n d b o t t o m ，r o o f a n d b o t t o m a r e d i v i d e d i n t o fiv e a r e a s ，t h e s e c a n b e t h e t he o r e t i c ba s i s f o r t h e f o r e s u p po r t f o r he a d i n g f a c e s i n t h e d e e p mi n i n g，g o a f g a s d r a i n a g e a n d mi n i n g p r e s s u r e c o nt r o 1 ． Ke y wor ds de e p mi n i n g；o v e r b u r d e n；f a c t o r o f s t r e s